(57)【要約】【課題】  発光部からの光を偏光軸調整装置により偏光角を調整した上で偏光板を透過させることにより、外来光の影響を少なくして受光部に入射させ、車両の室内など外来光の影響を受けやすい場所であっても、誤動作の少ない光学式タッチパネルを提供する。【解決手段】  表示手段の縦横軸方向に配置した発光部たる赤外線発光素子２ａと受光部たる赤外線フォトダイオード３により操作位置を検出する光学式タッチパネルにおいて、前記赤外線発光素子２ａから入力した光を偏光させて受光部へ出力する偏光板５と、この偏光板５から赤外線フォトダイオード３へ入力される偏光の偏光軸を調整する偏光軸調整装置４とを設け、前記赤外線フォトダイオード３が受ける光の状態に基づいて、赤外線フォトダイオード３へ入力する外来光の入射が最小限となるよう、偏光軸を変化させる。【選択図】      図１
2005135329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示手段の縦横軸方向に配置した発光部と受光部により操作位置を検出する光学式タッチパネルにおいて、
前記発光部から入力した光を偏光させて受光部へ出力する偏光手段と、
この偏光手段から受光部へ入力される偏光の偏光軸を調整する偏光軸調整手段と、
前記受光部が受ける光の状態に基づいて、受光部へ入力する外来光の入射が最小限となるよう、前記偏光軸調整手段に対し偏光軸を調整する制御指令を出力する制御手段と、
を有することを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式タッチパネルにおいて、
前記偏光軸調整手段は、
光を透過させる非磁性体と、
この非磁性体の周囲に巻き付けたコイルと、
このコイルに供給する電流を変化させる電源供給手段と、
を有し、
前記偏光軸調整手段は、制御手段からの制御指令に応じて、電源供給手段に対しコイルに供給する電流値を調整する制御指令を出力することを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項３】
請求項1または請求項２に記載の光学式タッチパネルにおいて、
前記偏光軸調整手段を、発光部側と受光部側に一対に設け、
前記偏光手段を、一対の偏光軸調整手段よりも発光部側と受光部側にそれぞれ設けたことを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項４】
請求項1ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学式タッチパネルにおいて、
前記発光部から出力される光と受光部に到達した光の光量差を検出する光量差検出手段を設け、
前記制御手段は、検出された光量差に基づいて、前記偏光軸調整手段に対し偏光軸を変化させる制御指令を出力することを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式タッチパネルにおいて、
前記発光部から出力される光に一定の規則性を付加する発光パターン発生手段を設け、
前記光量差検出手段は、発光部から出力される光の規則性に基づいて光量差を検出することを特徴とする光学式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式タッチパネルの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学式タッチパネルでは、ディスプレイの縦横軸方向に設置した発光素子からの光を受光し、指等の障害物により光が受光されない場所を検出して操作位置を特定しているが、これでは受光部に外来光が入射することで誤作動が発生するおそれがある。
【０００３】
よって、この問題を解決するため、従来の光学式タッチパネルでは、受光部周辺に遮蔽板を設置し、受光部に外来光が入射することを防止している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−９９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術にあっては、外来光がディスプレイ上で反射や回折した場合、受光部への入射を防止できない。また、外来光の入射角によっては遮光版があっても受光部に直接入射する可能性があり、また、車両の室内など強い外来光を受ける場所にあっては光が拡散して入射するおそれもあり、誤作動が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、発光部からの光を偏光軸調整装置により偏光角を調整した上で偏光板を透過させることにより、外来光の影響を少なくして受光部に入射させ、車両の室内など外来光の影響を受けやすい場所であっても、誤動作の少ない光学式タッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明の光学式タッチパネルでは、表示手段の縦横軸方向に配置した発光部と受光部により操作位置を検出する光学式タッチパネルにおいて、前記発光部から入力した光を偏光させて受光部へ出力する偏光手段と、この偏光手段から受光部へ入力される偏光の偏光軸を調整する偏光軸調整手段と、前記受光部が受ける光の状態に基づいて、受光部へ入力する外来光の入射が最小限となるよう、制御手段によって、前記偏光軸調整手段に対し偏光軸を調整する制御指令を出力する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、偏光板と偏光軸調整装置によって受光部へ入射する光の偏光角を制御して、発光部からの光を外来光の影響を受けにくい偏光角に調整することにより、受光部に外来光が入射しやすい環境下であっても、誤動作を確実に減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は、光学式タッチパネルの斜視図である。
【００１０】
表示装置かつ操作部であるディスプレイ１の端部には、発光部たる赤外線発光素子２（以下、発光素子２とする。）と受光部たる赤外線フォトダイオード３（以下、フォトダイオード３とする。）が対面して設置されており、これらはディスプレイ１の縦横方向にそれぞれ１対ずつ、必要数設置されている。
【００１１】
光学式タッチパネルは前記偏光軸調整手段である偏光軸調整装置４を有し、発光素子２の発光側には発光側偏光軸調整装置４ｐが、前記フォトダイオード３の受光側には受光側偏光軸調整装置４ｒが設置されている。１個の発光素子２に対し発光側偏光軸調整装置４ｐが１個、１個のフォトダイオード３に対し受光側偏光軸調整装置４ｒが１個設置されている。
【００１２】
発光側偏光軸調整装置４ｐと発光素子２の間には発光側偏光板５ｐが、受光側偏光軸調整装置４ｒとフォトダイオード３の間には受光側偏光板５ｒが設置されている。
【００１３】
図２は、偏光軸調整装置４の側面図である。
偏光軸調整装置４は光を透過し、かつ非磁性体である円柱形の心棒４ａと、心棒４ａに巻きつけられたコイル４ｂからなり、心棒４ａの軸は発光素子２からフォトダイオード３へ至る光路と同一直線上に設置されている。
【００１４】
次に作用を説明する。
図２において、偏光軸調整装置４のコイル４ｂに通電すると磁界が生じる。この磁界により、心棒４ａに入射した光の偏光軸は磁界の大きさによって回転する（ファラデー効果）。
【００１５】
図３は、対になった偏光板の偏光面角度と光の透過の関係を示す図である。
図３(a)は、２枚の偏光板の偏光面が同一の場合であり、図３(b)は、２枚の偏光板の偏光面が異なる場合である。
【００１６】
図３(a),(b)ともに、１枚目の第１偏光板に入射した光は１つの偏光軸のみを持った光となる。図３(a)の場合は２枚の偏光板の偏光面が同一であるため、光はその偏光軸のまま透過する。図３(b)の場合は２枚の偏光板の偏光面が異なるため、１枚目の第１偏光板を透過した光は２枚目の第２偏光板を透過することができない。
このように、偏光板を２枚用いることにより、偏光板の間で外来光が侵入したときであっても、一つの偏光軸を持った光のみを抽出することができる。
【００１７】
図４は、光学式タッチパネルにおける偏光角制御ブロック図である。
前記光学式タッチパネルは、操作部かつ表示部であるディスプレイ１と、発光部たる発光素子２と、受光部たるフォトダイオード３と、偏光軸調整手段たる偏光軸調整装置４と、偏光手段たる偏光板５と、制御手段たる制御装置Ａと、偏光コイル駆動装置６と、発光パターン発生器７と、を有している。
【００１８】
図５は、光学式タッチパネルにおける偏光角制御ブロック図の詳細図である。
前記制御装置Ａは、光路差検出部８，カウンタ９，修正判断部１０，偏光軸制御部１１，および発光指示部１２からなる。
【００１９】
前記光路差検出部８は、ビット誤り率計測部８ａ、第１記憶装置８ｂ、第２記憶装置８ｃを有している。
【００２０】
ここで、ビット誤り率とは、ランダムなディジタル・データを伝送し，復調した際に，送ったデータの中での誤りデータの比率である。ＢＥＲ＝10−9の場合，109個のデータを送ると1個間違いがあることを意味する。本発明の場合、ビット誤り率とは、発光素子２からの赤外線がフォトダイオード３に到達するまで、どれだけの増減があったかを示している。増大分は外来光によるものであり、減少分は偏光板５により遮蔽されたものである。
【００２１】
前記発光パターン発生器７は、発光指示部１２からの信号を受け、発光素子２に発光パターンを入力する。この発光パターンは、自然界では発生しないランダムに近い固有の信号であるが、一定の周期性を持っておりパターンの計測が可能である。
【００２２】
前記発光素子２は、発光指示部１２からの入力を受け、発光パターン発生器７からのパターンに従って赤外線を発光する。
【００２３】
前記発光素子２からの赤外線は発光側偏光板５ｐを透過し、特定の偏光面を持った赤外線となって発光側偏光軸調整装置４ｐに入射する。上述のように、発光側偏光軸調整装置４ｐのコイル４ｐｂが通電状態にある場合、発光側偏光軸調整装置４ｐにおいて磁界が発生し、その磁界の強さに応じて赤外線の偏光面が回転する。
【００２４】
前記発光側偏光軸調整装置４ｐを透過した赤外線は、受光側偏光軸調整装置４ｒに入射する。このとき、受光側偏光軸調整装置４ｒが通電状態にあれば、上述のように赤外線の偏光面が回転して透過する。
【００２５】
前記受光側偏光軸調整装置４ｒを透過した赤外線は受光側偏光板５ｒに入射するが、この赤外線の偏光軸が受光側偏光板５ｒの偏光面と同一の偏光軸であるときに限り、赤外線は受光側偏光板５ｒを透過し、フォトダイオード３に入射する。偏光面が異なる場合は透過しない。
【００２６】
前記フォトダイオード３は受光側偏光板５ｒを透過した赤外線を受け、受光情報をビット誤り率計測部８ａに入力する。ここで、赤外線の発光パターンは上述のように一定の周期性を持っているため、計測可能である。
【００２７】
前記ビット誤り率計測部８ａは、フォトダイオード３からの受光情報を基に、フォトダイオード３が受けた赤外線のビット誤り率（Ｂｉｔ Ｅｒｏｏｒ Ｒａｔｅ＝ＢＥＲ）を算出する。ディスプレイの操作時においては、操作者の指等により赤外線は完全に遮蔽されるため、フォトダイオード３は赤外線を検出することはない。
【００２８】
前記カウンタ９は、このビット誤り率を基に、赤外線の偏光軸が最適な偏光軸からどれだけずれがあるか算出し、ずれの角度を検出、記憶し、発光指示部１２に入力する。
【００２９】
前記発光指示部１２は、カウンタ９から受けた角度の情報を基に、外来光の影響を最小とする偏光軸とするよう、偏光軸調整装置４の調整量を偏光コイル駆動装置６に入力する。
【００３０】
前記偏光コイル駆動装置６は、発光指示部１２からの入力を受けて、偏光軸調整装置４の電流を制御する。これに従って発光側もしくは受光側のいずれか、もしくは両方の偏光軸調整装置４の磁界を変化させ、赤外線の偏光軸を回転させる。
【００３１】
前記偏光軸調整装置４は、電流を変化させることで偏光軸を最大１８０°回転させることができ、発光側と受光側両方を回転させることにより、赤外線の偏光軸を最大３６０°回転させる。これにより、どのような偏光角にも回転させることが可能であり、赤外線の偏光軸の角度を最適な偏光角にすることができる。
【００３２】
[偏光軸調整制御処理]
図６は、制御装置Ａで実行される偏光軸調整制御処理を示すフローチャートである。
【００３３】
ステップＳ１では、フォトダイオード３の信号により、ビット誤り率計測部８ａがビット誤り率を算出し、修正判断部１０が一定値以下かどうかを判断する。YESであれば制御は終了し、NOであればステップＳ２へ移行する。
【００３４】
ステップＳ２では、ビット誤り率を第１記憶装置８ｂが記憶し、ステップＳ３へ移行する。
【００３５】
ステップＳ３では、偏光軸制御部１１が、発光側または受光側の偏光軸を１°回転させ、ステップＳ４へ移行する。
【００３６】
ステップＳ４では、ビット誤り率計測部８ａがビット誤り率を算出し、修正判断部１０が第１記憶装置８ｂの値より大きいかを判断する。YESであればステップＳ５へ移行し、NOであればステップＳ６へ移行する。
【００３７】
ステップＳ５では、偏光軸制御部１１が偏光軸の回転方向を逆にするよう偏光コイル駆動装置６に入力し、ステップＳ１へ戻る。
【００３８】
ステップＳ６では、第２記憶装置８ｃが、ビット誤り率計測部８ａにより計測されたビット誤り率を記憶し、ステップＳ７へ移行する。
【００３９】
ステップＳ７では、偏光軸制御部１１が発光側または受光側の偏光軸を１°回転させ、ステップＳ８へ移行する。
【００４０】
ステップＳ８では、ビット誤り率計測部８ａにより計測されたビット誤り率が第２記憶装置８ｃの値よりも大きいかを偏光軸制御部１１が判断し、YESであればステップＳ１０へ移行し、NOであればステップＳ７へ戻る。同じであれば、ステップＳ９へ移行する。
【００４１】
ステップＳ９では、赤外線の偏光軸の回転角をカウントするカウンタ９の値をインクリメント、すなわち９内の回転角の値を１°増加させ、ステップＳ７へ戻る。
【００４２】
ステップＳ１０では、ビット誤り率をカウントするカウンタ９に値が入っているかどうかを判断し、YESであればステップＳ１１へ移行し、NOであればステップＳ１２へ移行する。
【００４３】
ステップＳ１１では、偏光軸制御部１１が現在の偏光軸角度から、カウンタ９の値が示す角度の半分戻すよう偏光コイル駆動装置６に入力し、制御を終了する。
【００４４】
ステップＳ１２では、偏光軸制御部１１が現在の偏光軸角度から１°戻すよう偏光コイル駆動装置７に入力し、制御を終了する。
【００４５】
[偏光軸調整制御作用]
フォトダイオード３で受けた赤外線のビット誤り率が一定値以上である場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４と進む流れとなる。すなわち、ステップＳ２において第１記憶装置８ｂがビット誤り率を記憶し、ステップＳ３において発光側または受光側の偏光軸を１°回転させる（偏光軸適正化制御）。ステップＳ４において、偏光軸回転後のビット誤り率が第１記憶装置８ｂの値より大きいかどうか判断する。
【００４６】
フォトダイオード３で受けた赤外線のビット誤り率が一定値以上であり、あり、かつ発光側または受光側の偏光軸を１°回転させてもビット誤り率が減少しない場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ１と戻る。すなわち、ステップＳ５において偏光軸の回転方向を逆向きにし、赤外線を適正な偏光角に近づける。
【００４７】
フォトダイオード３で受けた赤外線のビット誤り率が一定値以上であり、かつ発光側または受光側の偏光軸を回転させるとビット誤り率が減少した場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８と進む流れとなる。すなわち、ステップＳ４においてビット誤り率の値が第１記憶装置８ｂの値よりも減少したと判断する。そのときのビット誤り率の値をステップＳ６において第２記憶装置８ｃが記憶し、ステップＳ７において発光側または受光側の偏光軸を１°回転させる（偏光軸適正化制御２）。ステップＳ８において、ステップＳ７で偏光軸を回転させた後のビット誤り率の値が第２記憶装置８ｃの値より大きいかどうか判断する。
【００４８】
フォトダイオード３で受けた赤外線のビット誤り率が一定値以上であり、かつ偏光軸適正化制御１でビット誤り率が第１記憶装置８ｂの値より減少し、偏光軸適正化制御２でビット誤り率が第２記憶装置８ｃの値と比べて増減したか同一のままかにより制御が異なるため、各場合に分けて説明する。
【００４９】
(i) 偏光軸適正化制御２でビット誤り率が第２記憶装置８ｃの値と比べて減少している場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ７と戻る流れとなる。すなわち、２度の偏光軸適正化制御を行っても、まだビット誤り率が減少する余地があるということであり、ステップＳ７に戻って偏光軸の適正化を行う。
【００５０】
(ii) 偏光軸適正化制御２でビット誤り率が第２記憶装置８ｃの値と同じになった場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ７と戻る流れとなる。すなわち、ステップＳ７での偏光軸適正化制御の前後でビット誤り率の絶対値が同一になったということであり、最適な偏光軸をはさんで０，５°ずれている状態である。ステップＳ９においてカウンタ９の値をインクリメントし、偏光角を1°増加させてステップＳ７に戻る。
【００５１】
(iii) 偏光軸適正化制御２でビット誤り率が第２記憶装置８ｃの値より大きくなった場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ１０と進む流れとなる。すなわち、偏光軸適正化制御２によって、ビット誤り率が減少から増大に転じたということである。
【００５２】
偏光軸適正化制御２によってビット誤り率が増加に転じ、かつカウンタ９に偏光角の値が入っている場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ１０→ステップＳ１１と進む流れとなって終了する。ステップＳ１１において、現状の偏光軸角度から、カウンタ９の値が示す角度の半分だけ偏光軸を戻す。
【００５３】
偏光軸適正化制御２によってビット誤り率が増加に転じ、かつカウンタ９に偏光角の値が入っていない場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ１２と進む流れとなって終了する。ステップＳ１２において、現状の偏光軸角度から1°戻す。
【００５４】
次に効果を説明する。
実施例１の光学式タッチパネルにあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
【００５５】
(1) 偏光板５と偏光軸調整装置４を設けたことで、赤外線の偏光軸を外来光の影響が少ない位置に調整するため、車両の室内など外来光の影響を受けやすい場所であっても、フォトダイオード３への外来光の入射が最小限となるよう赤外線の偏光軸を調整するため、外来光の影響を抑え、誤動作を確実に減少させることができる。
【００５６】
(2) 偏光軸調整手段として電磁コイルを有する偏光軸調整装置４を用い、電気的に磁界を作り出して赤外線の偏光軸を回転させるため、即時に偏光軸の調整が可能となる。また、電気的な調整のため、微妙な調整も可能とすることができ、装置の簡略化が可能となる。
【００５７】
(3) 偏光軸調整手段として、最大回転角が１８０°である偏光軸調整装置４を発光素子２とフォトダイオード３それぞれに設けたため、双方合わせて３６０°の回転が可能であり、より適切な偏光角に調整することができる。
【００５８】
(4) 赤外線が発光素子２からフォトダイオード３に至る過程において、赤外線がどれくらい増減したかを計測し、その情報を基に、偏光軸調整装置４を制御し、偏光軸の最適化調整を行うため、より的確な偏光軸に設定することができ、外来光の影響を最小限に抑えることができる。
【００５９】
(5) 発光素子２からの光に一定の規則性を与える発光パターン発生器７を用い、フォトダイオードで受光した赤外線のビット誤り率を計測でき、減少するようフィードバック制御するため、赤外線の偏光軸を最適な偏光角に設定でき、外来光の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００６０】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００６１】
実施例１ではでは偏光軸調整手段として電磁コイルを用いて非接触方式で偏光軸の調整を行ったが、物理的に偏光板を動かし、偏光軸を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】光学式タッチパネルの斜視図である。
【図２】偏光軸調整装置の側面図である。
【図３】対になった偏光板の偏光面角度と光の透過の関係を示す図である。
【図４】光学式タッチパネルにおける偏光角調整制御ブロック図である。
【図５】制御装置におけるブロック図の詳細図である。
【図６】制御装置で実施される偏光角調整制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  ディスプレイ
２  赤外線発光素子
３  赤外線フォトダイオード
４  偏光軸調整装置
４ｐ  発光側偏光軸調整装置
４ｒ  受光側偏光軸調整装置
４ａ  心棒
４ｂ  コイル
５  偏光板
５ｐ  発光側偏光板
５ｒ  受光側偏光板
６  偏光コイル駆動装置
７  発光パターン発生器
８  制御装置
８ａ  ビット誤り率計測部
８ｂ  第1記憶装置
８ｃ  第２記憶装置
９  カウンタ
１０  修正判断部
１１  偏光軸制御部
１２  発光指示部
【図１】
2005135329.tif 000003
【図２】
2005135329.tif 000004
【図３】
2005135329.tif 000005
【図４】
2005135329.tif 000006
【図５】
2005135329.tif 000007
【図６】
2005135329.tif 000008